“反向散射通信”技术的突破性进展：实现无电池智能标签技术

该系统将你的智能手机变成一个RFID阅读器，节约了成本，减少了电子垃圾。

上图：这种定制芯片大约有一粒沙子大小，制造成本仅为几美分，所需功率非常小，完全可以由LTE信号供电，这是一种称为射频能量摘集的技术。

想象一下，你可以打开冰箱，利用手机上的一个使用程序，立刻就知道哪些商品在几天内到期。这就是加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发的一项新技术将实现的使用之一。

这项技术将集成到产品包装中的芯片与手机上的软件更新结合在一起。这样手机就能够依据芯片从特定频率发出的信号来识别物体，在这种情状下是蓝牙或WiFi。在工业环境中，配备了软件更新的智能手机可以用作RFID阅读器。

这项工作利用了“反向散射通信”的突破，该通信使用智能手机已经生成的信号，并以手机可以理解的格式重新引导信号。实际上，该技术产生WiFi信号的功耗比现有技术低1000倍。这些进取使得物联网组件和硬件（如WiFi或蓝牙收发器）之间的低功耗通信成为可能，适用于身体传感器或资产跟踪器等使用。

这种定制芯片大约有一粒沙子大小，制造成本只有几美分，所需的能量非常少，完全可以由LTE信号（4G手机信号）供电，这种技术被称为“射频能量收集”。该芯片将蓝牙传输转换为WiFi信号，进而可以被具有特定软件更新的智能手机检测到。

该团队将于2023年2月20日在旧金山举行的IEEE国际固态电路会议上展示他们的工作。

目前，最先进的反向散射调制需要两个外部设备：一个用于传输信号，另一个用于接收和读取信号。这篇会议论文介绍了第一个反向散射集成电路，它可以实现无线通信和来自单个移动设备的无电池操作。

该论文的资深作者之一、加州大学圣地亚哥分校电子与计算机工程系教授帕特里克·梅西尔（Patrick Mercier）说：“这种方法实现了一种强大、低成本和可扩展的方式，以类似无源RFID的方式提供电力并实现通信，同时使用智能手机作为读取信号和为信号供电的设备。”

这项技术更宽广的前景是开发不需要电池的设备，因为它们可以从LTE信号中获取电力。加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程系教授、该论文的高级作者之一迪尼希·巴拉迪亚（Dinesh Bharadia）说：“这反过来会导致设备大幅降低成本，使用寿命更长，长达几十年。还可以减少电子垃圾，特别是电池，这是继气候转变之后地球面临的最大问题之一。”

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上图：左起：博士生Shih Jai Kuo和Manideep Dunna在加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的实验室工作。

它是如何工作的

研究人员通过从LTE信号（4G手机信号）中收集电能，并将其缓冲到储能电容器上，实现了这一突破。这反过来激活了一个接收器，该接收器检测蓝牙信号，然后将其修改为反射的WiFi信号。

软件更新只是一个位序列，将蓝牙信号转换成更轻易转换为WiFi信号的东西。

此外，大多数低功耗无线通信需要定制协议，但研究人员开发的设备依靠于常见的通信协议：蓝牙、WiFi和LTE。这是因为智能手机同时配备了蓝牙发射器和WiFi接收器。

该设备的探测领域为1米。增加一块电池可以将标签的领域提高到几十米，但也会增加成本。该设备只有半平方英寸大小，制造成本仅为几美分。

下一步工作

下一步，研发团队会将该技术集成到其他研究项目中，以展示其功能。该团队还期看通过初创公司或行业协作伙伴将该设备商业化。

这项工作得到了美国国家科学基金会1923902拨款，和加州大学圣地亚哥可穿戴传感器中心的支持。

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